可再生能源發電瓶頸有解了？

云賀

“靈活和分散用電”是解決可再生能源發電及其應用弊端的終極方案，并將成為未來電網變革的大趨勢。

過去十年間，在全球碳排放峰值的倒逼作用下，受政策刺激、技術瓶頸突破和規模成本優勢等一系列因素的影響，光伏、風力等可再生能源來勢洶洶，開始搶占全球電力市場份額。與此同時，“太陽不會一直照耀、風不會一直吹”，可再生能源發電供應的不穩定性等特征，又使其與傳統的大電網單向輸送系統模式不相適應。

不過，英國查塔姆學會能源、環境和資源部的兩位研究員安東尼·弗羅加特和丹尼爾·昆根在今年8月發布的《靈活用電：打破電網平衡格局》一文中提出，“靈活和分散用電”是解決可再生能源發電及其應用弊端的終極方案，并將成為未來電網變革的大趨勢。

文章預測，一系列可以加強電網系統靈活性和穩定性的新技術和新產品，包括電動汽車、儲能電池、數字化智能控制、能源需求側管理體系等，將在未來幾十年占領產業高地。在此過程中，全球電力市場會出現供需融合的趨勢，即發電方本身也是用電方，這將重塑未來能源市場的利益分配格局。

市場“攪局者”

近年來，全球電力系統經歷了一次大變革：太陽能、風力等可再生能源發電設備作為“攪局者”，在全球大部分發達國家和地區大規模鋪設，打破了傳統電力供應市場格局。例如，在2006～2016年這十年間，歐盟光伏和風力發電占總發電量的比例從2.5%上升至13%。

同時，受規模經濟因素的影響，可再生能源的開發利用價格不斷降低。其中，最突出的就是光伏產業。目前，全球光伏發電組件價格、初始投資成本、度電成本均處于下行通道。其實，早在2012年，光伏發電在整個歐洲市場就已經達到與電網平價的水平，具備了和化石燃料一爭高下的價格優勢。有專家預測，未來光伏發電的成本將有望以每年8%的速度快速下降。

可是，可再生能源發電與傳統大電網模式之間的矛盾，也隨之變得越來越不可調和。可再生能源雖然有清潔、來源廣泛等諸多優勢，但往往需要“靠天吃飯”，存在供應不穩定、來源分散等劣勢，這是大電網系統所不能包容的。

例如，在風力、光能供應高峰時發電量大，為減輕大電網負荷只得棄能;在能源供應低谷時發電量又不足，難以滿足用電需求。

美國學者杰里米·里夫金（Jeremy Rifkin）曾在其代表著作《第三次工業革命——新經濟模式如何改變世界》中測算，當電網中超過15%—20%的電力來自可再生能源時，電網供電就會在較大程度上受到天氣影響，在極端情況下甚至可能引發周期性斷電和限電現象。

在這一 背景下，解決好可再生能源發電及其應用中的弊端，提高能源利用效率、保證能源供應穩定性，成為可再生能源在全球順利普及推廣的關鍵。

移動式“發電廠”

“靈活和分散用電”是解決可再生能源弊端的終極方案。查塔姆學會的文章認為，如何以一種更靈活的方式來利用可再生能源電力，將是未來十年間全球電力系統變革的主要方向。

當前，在技術革命引領下出現的一系列新產品——電動汽車、儲能電池、數字化智能電網控制系統等，為解決上述問題提供了新思路。

查塔姆學會的兩位研究員將這些可以調節電力供需的儲能裝置，稱為“可以提高電網靈活性的助推器”，他們認為，這些助推器將成為未來幾十年能源市場變革的重要推動力，并占領產業高地，成為人類充分發掘可再生能源發電潛力的“救星”。

在此過程中，全球電力市場會出現供需融合的趨勢，即電力消耗者本身會成為發電方，電力市場的利益分配格局將由此重塑。

例如，電動汽車就是一個既可以消納電能又能充當調節器的典型案例。

當前，全球大多數整車廠都在大力布局電動汽車。彭博新能源財經依照各大廠商的產能及市場推廣規劃進行的預測顯示，到2040年，電動汽車將占全球汽車保有量的1/3。照此計算，2040年全球電動汽車一整年的用電需求達1400太瓦時，這個數字比2015年全球太陽能和風能發電量的總和還要高出40%。

然而，一般的電動汽車約有90%的時間處于非行駛狀態。如果在這段時間內，把這些移動的用電裝備接入交互式的大電網，并在必要時為主電網輸回電能，這樣，電動汽車就成為了潛在的分布式或移動式“發電廠”，可以用來調節用電峰谷。

市場變革已至

除了電動汽車，屋頂太陽能電板、家用儲能電池等也能發揮移動式“發電廠”的作用。但要實現這一愿景，整個電力體系就必須變得“更敏感”和“更聰明”。換言之，這些需求終端產品必須具備智能化的大腦，才能在正確的時間參與電網調節。

這也意味著，未來的能源市場將出現大批以前沿技術為代表的“攪局者”，強勢參與電力市場“分羹”，從而打破現有以大電廠為主體的利益分配格局。如以谷歌為代表、掌握算法技術的科技企業，以特斯拉為代表的電動汽車制造商等。

在全球范圍內，中國、韓國等大部分國家，電力系統架構和供需關系仍然較為傳統：少數手握大型發電廠的企業站在供給側，消費者則處于較為被動的位置。不過，許多經合組織國家的電力市場，如今已經出現開放化的趨勢，即消費者可以自由選擇電力供應商，這改變了過去較為僵化的市場格局。

對此，查塔姆學會在文章中提醒道，盡管各國布局可再生能源的步伐不一，未來影響國內電力供需的因素各異，對于是否開放電力市場也有著基于國情的具體考慮，但鑒于部分國家和地區的電力市場變革已經到來，其傳導作用會在未來十年內迅速向外輻射。由此，相關企業和各國政府特別是其電力部門，都要及時做好相應準備。

總之，為實現未來全球“低成本、低碳排”用電的愿景，各國政府從現在起就應開始理清可再生能源發電上下游產業鏈，有的放矢地推動分散式發電技術、儲能技術、智能化管理技術等的發展和進步。